浅谈空压机的余热利⽤
任淑娟陈爱林
内蒙古第⼀机械集团有限公司
摘要：对空压机余热的利⽤不仅可以改善空压机本⾝的⼯作性能，⽽且可以变废为宝，节省能源，减少污染物排放。⽂章结合空压机余热产⽣的原理，从空压机余热利⽤的三种⽅式的适⽤情况，⼯作原理，热能⽤途等⽅⾯进⾏了阐述。
关键词：离⼼式空压机；余热利⽤；压缩热再⽣⼲燥机；余热回收系统；⽔源热泵；节能减排 1引⾔
由于空⽓具有可压缩性、清晰透明、输送⽅便、不凝结、没有特殊的有害性能以及取之不尽的特点，同时使⽤压缩空⽓⽐采⽤蒸汽和电⼒显得更为⽅便和安全，使得很多⼯业部门选择压缩空⽓作为主要动⼒源，因此压缩空⽓成为仅次于电⼒的第⼆⼤动⼒能源。压缩空⽓应⽤范围遍及⽯油、化⼯、冶⾦、电⼒、机械、轻⼯、纺织、汽车制造、电⼦、⾷品、医药、⽣化、国防、科研等⾏业和部门。
mi.10bt.info根据美国能源署统计，压缩机在运⾏时，真正⽤于增加空⽓势能所消耗的电能，在空压机总耗电量中只占很⼩的⼀部分约为15%，⼤ 或者⽔冷的⽅式排放到空⽓中。这些
“多余”热量被排放到空⽓中，既影
响了环境，加剧⼤⽓“温室效应”，
制造了“热”污染，同时这些热量被⽩⽩浪费，⽽这些损失的热量中有80%是可以被回收利⽤的，折合压缩机的轴功率约为60-70%。
空压机余热是空压机在⽣产⾼压空⽓过程中随之产⽣的多余热量。空⽓压缩机是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成⽓体压⼒能的装置。在机械能转换为⽓体压⼒能过程中，空⽓受到强烈的⾼压压缩，空⽓分⼦的势能的转化将产⽣⼤量的热能，使得温度骤升，同时空压机机械部件⾼速运转也会产⽣⼤量的摩擦热。这些⾼温热量由空压机润滑油混合成的油⽓、蒸汽携带排出机体。
这些热量若不能按要求及时转移出去，会使空压机运⾏温度升⾼，导致润滑油氧化，润滑性能降低．出风量下降，功率消耗增⼤，最终可能导致空压机损坏。同时压缩空⽓排⽓温度过⾼、还会影响压缩空⽓品质，增加后处理设备⼯作负荷。⽬前空压机普遍采⽤风冷或⽔冷⽅式进⾏快速冷却，将这些低品质热量排放到⼤⽓中，以满⾜空压机正常⼯作的温度要求。
因此合理、有效、充分的利⽤空压机余热是⼗分有必要的。
2、回收空压机余热的主要⽅式
2.1 压缩热再⽣式吸⼲机
压缩热再⽣式吸⼲机适⽤于对空⽓品质要求较⾼，空压站房内集中安装后处理设备的情况，通常多与
离⼼机配套安装。现在阿特拉斯研制出适⽤于⽆油螺杆式空压机的MD⼲燥机。
压缩热再⽣吸附式⼲燥机主要的⼯作原理就是利⽤⽓体被压缩产⽣的热量，减少离⼼式空压机第三级冷却器，使得压缩机出⼝的⾼
温⽓体⾼达120℃以上，从⽽满⾜TSA（变温吸附）所需要的⾼温再⽣环境和⼲燥塔中⾼温饱和、吸⽔能⼒及强的再⽣⽓体的要求。根据变温吸附原理，利⽤⾼效吸附剂，根据⽑细作⽤吸附空⽓中的汽态微粒，以达到净化压缩空⽓的⽬的，同时通过加热来脱去吸附剂所吸附的⽔份。由于利⽤空压机⾼温排⽓的热量直接加热再⽣⼲燥剂，取消了为再⽣⼲燥剂的电加热器，同时由于加热时再⽣时⽓耗⼩，最⼤程度的节约了能量。
采⽤吸附式⼲燥机可使空⽓压⼒露点达到-40℃。⽆热吸附式⼲燥机完全依靠压缩空⽓的反吹再⽣吸附剂，平均再⽣耗⽓
≤15%，微热吸附式⼲燥机采⽤电加热⽓加热⽓体⾄⾼温，对吸附剂进⾏再⽣，平均再⽣耗⽓≤8%；压缩热再⽣吸附式⼲燥机利⽤空压机提供的⾼温⽓体对吸附剂进⾏再⽣，平均再⽣耗⽓≤1.5%，对于MD⼲燥机的再⽣耗⽓量可以降低⾄0。
现将压缩热再⽣吸附式⼲燥机与⽆热吸附式⼲燥机、微热吸附式⼲燥机运⾏费⽤进⾏⽐较如下（均按照处理流量
100Nm3/min， 1年8000⼩时计算）：
2、以⼯业⽤电RMB0.9514元/kWh计算。
炭化
由上表进⾏对⽐⽆热吸附式⼲燥机、微热吸附式⼲燥机及压缩热再⽣吸附式⼲燥机从运⾏所消耗的电能及运⾏费⽤可看出压缩
热再⽣式⼲燥机较其它耗能和运⾏费⽤较低。仅运⾏费⽤压缩热再⽣吸附式⼲燥机⽐微热吸附式⼲燥机每年可减少90%，购买压缩热再⽣吸附式⼲燥机的价格约为48万元，购买微热吸附式⼲燥机的价格约为20万元，价格差为28万元，年运⾏和维护费⽤基本⼀致，从运⾏费⽤来看仅运⾏0.5年即可收回。
2.2 螺杆式空压机热能回收系统
螺杆压缩机由于本⾝的设计结构和⼯作原理决定，它的绝热效率在0.65-0.85之间。低压⼒⽐、⼤中容积流量压缩机为0.75-0.85，⾼压⼒⽐、⼩容积流量⽐压缩机为0.65-0.75。对于空⽓压缩机，供油温度⼀般在50-60℃，实际运⾏时的排⽓温度往往在80-90度之间，⾼的排⽓温度会导致更多的滑润油处于⽓相，增加油⽓分离的难度，降低润滑油的使⽤寿命等。针对螺杆式空压机可采⽤安装空压机热能回收系统。
螺杆式空压机是通过电动机带动螺杆机旋转，空⽓经过滤器，被吸⼊螺杆压缩机中压缩成⾼压空⽓，并与循环油混合形成⾼压⾼温油⽓混合⽓体，进⼊油⽓分离器。油⽓混合⽓被分离成油⽓和空⽓后，
其中的压缩空⽓经后冷却器散热后供给⽤户；⽽循环油⽓在油⽓分离器中被分离，凝结成液态后，再经前冷却器散热及过滤器过滤，回到压缩机，完成⼀个循环过程。空压机热能回收系统即热能热⽔机组，将⾼温循环油（和⾼温压缩⽓体）引⼊热能热⽔机组内，是通过热交换将空压机运⾏过程中所产⽣的热能传递给常温⽔，对压缩机循环油冷却降温，同时实现热能回收。
弹跳床空压机热回收油路系统图(图⼆)
空压机热能回收系统包括两部分即空压机内部的油路改造和外部加装热交换器。空压机在运转时通过热能回收系统回收热量，通过循环泵把热⽔循环⾄保温⽔箱，待需要热⽔时通过热⽔泵从⽔箱供应热⽔。通过空压机内部的改造，利⽤热能交换设备，可以⼤量回收空压机运⾏过程中产⽣的多余热能，同时保证正常⼯作油温，不影响空压机的正常⼯作。
2.3 ⽔源热泵
对于⼤于250KW空压机需采⽤循环⽔进⾏降温冷却，此时若循环⽔量较⼤可考虑采⽤⽔源热泵来提取循环⽔中的低品质热量。
热泵技术其基本原理是基于逆卡诺循环进⾏能量转移：通过消耗⼀定的辅助能量(如电能、蒸汽、天然⽓等)驱动压缩机，使制冷剂在换热系统内循环．达到从低温热源吸收热量．向⾼温热源释放热量的⽬
的。热泵系统主要由吸热盘管(俗称蒸发器)、压缩机、散热盘管等部件组成。压缩机运⾏作功消耗了部分能量，使不断循环的制冷剂在低温端和⾼温端产⽣不同的变化状态和不同的效果．即蒸发吸热和冷凝放热。该系统达到了⼀机两⽤的⽬的。当循环的⽬的是给⾼温热源供应热量时，可⽤作供热采暖设备；若为了从低温热源取⾛热量时，⼜可⽤作制冷降温设备。通常热泵每消耗1个单位的能量，⽤户可以得到3．5个单位以上的热量或冷量，能效⽐较⾼。
⽔源热泵的⼯作原理（图三）
3回收的空压机余热的利⽤
通过空压机热能回收系统和⽔源热泵所回收的热能可⽤于⽣产和⽣活⽤热需求的诸多⽅⾯。
3.1锅炉补⽔预热。⼤多数的⾏业和企业在⽣产过程中都会⽤到锅炉，利⽤回收的空压机余热，可将锅炉补给⽔在进⼊锅炉之前由较低的温度先⼀步提升，再由锅炉加热到设定温度。这样可以⼤⼤降低锅炉使⽤过程中的燃料成本。
3.2反渗透纯⽔制取⽤热（RO）。⾷品饮料、半导体和医药化学等⾏业在⽣产过程中，往往⽤到⼤量的反渗透纯⽔。纯⽔需要在25℃的特定温度下制取，当春季、秋季和冬季⽔的温度低于25℃时，必须投⼊设备、消耗燃料为⽔升温。回收空压机的余热⽤来⽣产纯⽔，不但可以减少燃料的消耗，甚⾄可
以减少加热设备的投⼊成本。3.3采暖⽤热。很多地区冬季需要采暖供热，⽽这部分热量往往是利⽤锅炉加热提供的。现回收空压机的余热⽤于采暖，不但节省了能源的消耗，还可以减少锅炉的装机容量，进⼀步降低设备上的投资。
3.4类采暖⽤热。装配业的涂装车间、油漆喷刷车间等为了提⾼⽣产效率，往往需要供暖风，保证烘⼲室温度，加快油漆⼲燥。
3.5洗浴⽤热⽔和移动供应热⽔。如⽣产车间按照企业环境卫⽣要求需满⾜职⼯洗浴需要，回收空压机的余热加热热⽔，⽤于洗浴等。
4、空压机余热回收利⽤的意义
通过对空压机余热回收装置或⽔源热泵的利⽤，可使空压机油温降低，不易变质，润滑良好，设备磨损减⼩，延长空压机寿命；空压机机油降温，使粘度升⾼，密封性好，吸⽓⼒⼤，泄漏减少，提⾼产⽓率；空压机温度不⾼，可连续满负载，减少轻载机开机次数达≥25%；空压机房运⾏中降⾄环境温度，可停开机上散热风扇和机房排风扇；后处理设备处理负荷降低20%，提⾼处理效果；空压机余热全部⽤于制造热⽔，就⽆废热⽓排放，⼤⼤减少制备热⽔能源消耗。
通过空压机余热的利⽤可以保证空压机的冷却效果，改善空压机的⼯作性能；充分利⽤这部分被排放
热量，到其他需要加热的地⽅，可以⼤⼤降低原来⼯艺所需的燃料消耗，减少有害⽓体和CO2的排放，可以取得节能减排效果。
刮奖卡制作5、结论
通过以上分析，从节约资源、可持续发展的⾓度来看．采⽤压缩热的后处理设备和利⽤某些专⽤设备把空压机产⽣的废热转移利⽤，既能解决空压机组的冷却问题．⼜最⼤限度地利⽤了能量．具有重⼤的经济效益和社会意义。
参考⽂献
1、《压缩空⽓站设计规范》GB50029-2003
android智能电视
微波合成2、《⼲燥装置设计⼿册》化学⼯业出版社
3、《压缩空⽓站设计⼿册》机械⼯业出版社
4、《⼯程热⼒学》⾼等教育出版社
作者简介
任淑娟，⼥，1976年6⽉1⽇出⽣，⼯程师，热能动⼒技术领域，主要从事动⼒管道动⼒设备新建项⽬、更新、节能改造等技术⽅案设计和⽅案论证等。：0472-*******。
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